电子信息产业的发展对单晶硅品质的要求越来越高,主要表现为:高纯度、高均匀性、高完整性和大直径。已有的研究成果表明,将cusp磁场引入单晶硅的生长设备能够显著降低晶体中的氧浓度,提高氧的径向均匀性。国内虽已研制出能够用于拉制大直径单晶硅的cusp磁场装置,但仍存在磁场特性未达到最佳、装置功耗和漏磁较大等问题。合理地对现有磁场装置进行优化设计,可以较好的解决这些问题。本文首先在ANSYS多物理场环境下完成了对cusp磁场装置二维电磁场仿真分析和线圈热功率分析,根据该装置的结构特点、工艺限制、设计要求,建立了 cusp磁场装置结构优化和线圈热功率优化的优化数学模型。在合理选用ANSYS优化设计模块提供的优化方法和优化工具的基础上,用APDL语言对上述整个优化过程进行参数化编程并成功实现了对cusp磁场装置结构优化和线圈热功率优化。Cusp磁场装置结构优化的结果表明:优化后的结构参数能够最优的满足磁场强度设计指标要求,电流减小可降低线圈热功率。线圈热功率的优化结果表明:四条水路绕制线圈比三条水路绕制线圈的冷却降温效果好,对应的每条水路功率也较小。其次,利用ISIGHT软件对cusp磁场装置结构优化和线圈热功率优化进行了单目标优化验证,经与ANSYS优化结果比较,二者相差不大。最后,针对该装置磁场特性未达到最佳、装置功耗和漏磁较大的问题,在ISIGHT平台上搭建了多目标优化框架,采用NCGA多目标优化算法,成功实现了对cusp磁场装置多目标结构优化。优化结果表明:最优配置的结构参数能够最优的满足磁场特性要求,降低功耗、减少漏磁,从而提高了 cusp磁场装置的整体设计性能。